《地铁与轻轨》课件：第二章第二节 线路设计

第二节线路设计,一、基本规定二、选线三、线路平面设计四、线路纵断面设计,一、基本规定,线路设计一般分为四个阶段，即可行性研究阶段、总体设计阶段、初步设计阶段和施工设计阶段。地铁和轻轨线路按其在运营中的作用，可分为正线、辅助线和车场线。,地下铁道线路在城市中心地区宜设在地下，条件允许时可设在高架桥和地面上。地下铁道的地下线路的平面位置和埋设深度。地下铁道每条线路均应按独立运营进行设计，线路之间以及线路与其他交通线路之间的交叉处，应为立体交叉。,二、选线,选线包括设计线路走向、线路路由、车站分布、辅助线分布、线路交叉形式、路线敷设方式等的选择。选线分为经济选线和技术选线。,经济选线经济选线就是选择行车线路的起始点和经过点。线路起始点往往选择在换乘量大的处所。在城市中心区，轨道交通宜设置在地下。线路应尽量经过大的客流集散点,见图2-8。在市郊集合部和郊区，应以高架桥和地面线路为主。,图2-8上海地铁一号线示意图,地铁与轻轨不论地下、高架或地面线，左线和右线一般平行并列于同一街道范围内。左右线的组合方式形式多样，常见地下线的组合形式如图2-9所示。,图2-9左右线路位置关系(尺寸单位：m),图2-10高架轻轨线路及车站横断面(尺寸单位：m),图2-11地面轨道交通线路横断面(尺寸单位：m),地面线路一般也是并列、平行、等高。地面线路，应结合街道规划，可以放在车道中心，也可设置在一侧，应全线通盘考虑，不可随意换位。,图2-12上海明珠轻轨高架桥区间线路横断面,高架线路在左右线一般采用同一桥墩，故左右线一般均为并列、平行、等高。,技术选线技术选线是按照行车线路、结合有关设计规范，平面和纵剖面设计要求，确定不同坐标处线路位置。一般遵循先定点，后连线，点线结合。车站的疏密与人口密度的高低以及线路的长短有关。地下铁道规范中规定“车站间的距离应根据实际需要确定，市区宜为1km左右，郊区不宜大于2km”。我国已建成的地铁车站平均间距如表2-6所示。,我国已经建成地铁平均站间距离表2-6,辅助线的分布辅助线路按其使用性质可以分为折返线、存车线、渡线、联络线、车辆段(车场)出入线。辅助线是为保证正常运营，合理调度列车而设置的线路，最高运行速度限制在35km/h。,折返线为供运营列车往返运行时调头转线及夜间存车而设置的线路。,图2-13折返线形式,联络线是为沟通两条单独运营线路而设置的连接线，为两线车辆过线服务。,图2-14联络线图,车辆段出入线是正线与车辆段间的连接线，是车辆段与正线之间的联络通道。,图2-15车辆段出入线,辅助线的分布原则：每条线路的起始点或每期工程的起止点必须设置折返线或渡线。在靠近车辆段端一般设渡线，利用正线折返。小客流截面的区段上应设置区段折返线。每隔35个车站应设置存车线，供故障列车临时存放或检修。,三、线路平面设计,理想的轨道交通线路平面上应是由直线和很少数量的曲线组成，而且每一条曲线采用尽可能大的半径，在曲线和直线之间有缓和的过渡曲线。在城市中，两个车站不可能都用一条直线连接，线路中有时要避开障碍物，曲线是不可避免的，如图2-16，曲线半径应按照规范或公式计算选取。,1.地铁线路曲线平面设计最小曲线半径：是修建地下铁道的主要技术标准之一，它与地铁线路的性质、车辆性质、行车速度、地形地物条件等有关。最小曲线半径选定的合理与否，对地下铁道线路的工程造价、运行速度、养护维修都将产生重大影响。,图2-16地下铁道曲线连接示意图,式中：Rmin满足欠超高要求的最小曲线半径(m)；V设计速度(km/h)；hmax最大超高(120mm)；hgy允许欠高(hgy=61.2mm)。,理论公式,(2-13),曲线半径选择线路平面最小线路半径，按地下铁道设计规范（GB501572003）规定，如表2-7。,最小曲线半径表2-7,缓和曲线计算为了保证列车运行的平顺，满足曲率过渡、轨距加宽和超高过渡的要求，保证乘客舒适安全，在正线上当曲线半径等于或小于2000m时，圆曲线与直线间应根据曲率半径和行车速度设置缓和曲线。,v,缓和曲线长度表2-8,v,续上表,式中：l以超高顺坡率求计算缓和曲线最小长度(m)；H圆曲线实设超高(mm)。,超高顺坡率超高顺坡率不宜大于2，困难地段不应大于3，则缓和曲线最小长度为：,(2-14),式中：v设计速度（km/h）；f为允许的超高时变率。目前国内地铁设计尚缺乏这方面的资料，通常取f=40mm/s。以f=40mm/s，H=120mm代入，得到：,限制超高时变率要求为保证乘客的舒适，缓和曲线长度l2(m)为：,(2-15),(2-16),为保证乘客的舒适度，取=0.3m/s，代入得到：,式中：离心加速度（m/s2）；v为设计速度（m/s）；l3按离心加速度增长率限制确定缓和曲线长。,限制离心加速度时变率为了保证乘客进入曲线段舒适，必须限制离心加速度的增长率：,(2-17),(2-18),说明：道岔附带曲线可不设缓和曲线和超高，但曲线半径不得小于道岔曲线半径。地下铁道线路不宜采用复曲线。在困难的地段有充分技术依据时才可采用复曲线。当两圆曲率差大于1/2500，应按计算设置缓和曲线。,高架轻轨线半径选择线路平面要与规划道路平面保持一致，曲线半径参照表2-8选用。正线上最小半径一般不小于200m（控制速度55km/h）,困难条件下不小于100m（限速40km/h）特殊困难条件下个别半径小于60m（限速30km/h）。场线上最小半径30m，但应尽可能使用较大半径。联络线可比正线标准再降低一级使用，但最小半径不应小于60m。,平面连接正线与联络线上曲线半径小于1500m时，直线与圆曲线间，要设缓和曲线。场线上由于运行速度低，可不设缓和曲线和超高。当曲线半径小于150m时，按3的变更率设过渡段，其长度不短于表2-9所列数据。,过渡线长度(m)表2-8,两曲线间夹直线，一般情况下不短于50m，困难情况下不短于25m。场线上两曲线夹直线不短于12.5m（均不含过渡段）。圆曲线最小长度为12.5m，以不小于最大转向架中心销距11.0m，进整为标准轨长的一半。,曲线函数计算公式缓和曲线示意图见图2-17。,图2-17缓和曲线示意图,式中：R半径；a偏角。,圆曲线函数计算公式,(2-19),(2-20),缓和曲线函数计算公式,式中：l为缓和曲线长度,曲线加宽和缓和曲线函数表，见表2-8。,四、线路纵断面设计,轨道交通线路按地面标高差异分为地面线、高架线、地下线。地下铁道车站设线路纵剖面的最高处，车站两端为下坡，称为节能纵坡。车站主体结构采用明挖法施工，区间隧道采用盾构法或其他暗挖法施工，方便设计成节能纵坡。,坡度选择最大纵坡我国地下铁道正线规范规定最大坡度宜采30，困难地段可采用35，辅助线的最大坡度宜采用40，但均不包括各种坡度的折减值。高架轻轨线按我国轻轨样车技术条件规定正线的限制坡度定为60。,车站纵坡地下铁道车站站台计算长度段坡度宜采用2，困难条件下不大于3。地面和高架桥的车站站台段线路设置在平道，在困难地段可设在不大于3的坡道。,最小纵坡隧道内线路坡度一般不小于3。车场线设在不大于1.5的坡道上。为了便于道岔的养护与维修，道岔应铺设在不大于5的坡度上，在困难的条件下可设在不大于10的坡度上。隧道内折返线和存车线一般选取20。,竖曲线为了缓和变坡度的急剧变化，使列车通过变坡点时产生的附加加速度不超过允许值，相邻坡度差大于或等于2时，应设竖曲线。列车通过变坡点时产生附加加速度av(m/s2)，竖曲线半径RV(m)和行车速度V(km/h)之间关系为：,(2-21),我国地铁规范上正线取值一般av=0.1m/s2，困难条件下av=0.17m/s2。考虑区间正线的运行速度一般为80km/h，站端为60km/h.。将上述数据代入公式(3-21)，如表2-10。,竖曲线半径表2-10,对轻轨线路，设计行车速度V=3060km/h，竖